Устройство шестеренного гидронасоса НШ
Шестеренные гидронасосы, такие как гидронасос шестеренчатый, относятся к объемным гидравлическим машинам внешнего зацепления. Они преобразуют крутящий момент, подаваемый на вал, в энергию потока рабочей жидкости. Конструкция таких насосов остается одной из наиболее распространенных в гидроприводах благодаря простоте и ремонтопригодности.
В технических справочниках и руководствах по гидроприводу приводится подробное описание конструкции и правила эксплуатации насосов НШ, включая допуски на износ и рекомендации по ремонту. Ниже рассмотрены основные конструктивные особенности и принцип действия данных устройств.
Основные конструктивные элементы
Корпус насоса НШ изготавливается из серого чугуна или алюминиевого сплава, внутри него выполнены две цилиндрические расточки, в которых размещаются ведущая и ведомая шестерни. Ведущая шестерня соединена с входным валом через шпоночное или шлицевое соединение. Ведомая шестерня вращается на подшипниках скольжения, которые часто выполняются в виде втулок из бронзы или спеченного материала. Герметичность внутренней полости обеспечивается торцевыми уплотнительными дисками (плавающими втулками) и манжетами на валу. В корпусе имеются всасывающий и нагнетательный каналы, разделенные перемычкой в зоне зацепления.
Принцип действия
При вращении ведущей шестерни ее зубья входят в зацепление с зубьями ведомой. В момент выхода зубьев из зацепления на стороне всасывания образуется разрежение, и жидкость из входного патрубка заполняет межзубовые впадины. Жидкость переносится по периферии корпуса в полость нагнетания, где при повторном входе зубьев в зацепление она вытесняется через выходной канал. Подача жидкости происходит непрерывно. Объем жидкости, перемещаемой за один оборот, равен произведению межосевого расстояния на ширину шестерен и глубину впадин.
Технические характеристики и типоразмеры насосов НШ
Основными параметрами, определяющими выбор насоса, являются рабочий объем, номинальное и максимальное давление, а также допустимый диапазон частоты вращения. Номинальное давление для большинства насосов НШ составляет 16–20 МПа, кратковременное максимальное давление может достигать 25 МПа. Рабочая температура масла обычно не превышает +80 °C, а рекомендуемая вязкость лежит в пределах 20–50 мм²/с (сСт) при рабочей температуре.
Влияние частоты вращения и давления на производительность
Подача насоса прямо пропорциональна частоте вращения вала и его рабочему объему. Например, насос с рабочим объемом 32 см³/об при частоте 1500 об/мин обеспечивает теоретическую подачу около 48 л/мин. Однако с ростом давления увеличиваются внутренние утечки через зазоры между торцами шестерен и корпусом, а также через подшипники. Это приводит к снижению объемного КПД, который обычно составляет 0,85–0,95 в зависимости от состояния насоса и вязкости масла. Минимальная частота вращения ограничена условиями смазки и заполнения впадин, максимальная — возникновением кавитации и механическими нагрузками на подшипники.
Стандартные типоразмеры насосов НШ
Промышленностью выпускаются насосы НШ нескольких типоразмеров, различающихся рабочим объемом. Наиболее распространены НШ-10, НШ-32, НШ-50, НШ-67, НШ-100, НШ-150, НШ-250, где цифра указывает рабочий объем в кубических сантиметрах на оборот. Существуют модификации с гидроуправляемым регулятором подачи (НШ-Г) и универсальными присоединительными фланцами (НШ-У). Выбор конкретного типоразмера определяется требуемой подачей и рабочим давлением гидросистемы.
Применение насосов НШ в гидравлических системах
Насосы НШ используются в гидроприводах открытого и закрытого типа, в составе насосных станций и индивидуальных приводов. Они способны работать на минеральных маслах, а также на некоторых синтетических и биологически разлагаемых жидкостях, что расширяет область их применения.
Использование в сельскохозяйственной и строительной технике
Основными потребителями насосов НШ являются тракторы, зерноуборочные комбайны, экскаваторы, фронтальные погрузчики, бульдозеры и грейдеры. В тракторах насосы питают гидроцилиндры навесных систем, рулевого управления и трансмиссии. В экскаваторах они обеспечивают работу стрелы, рукояти, ковша и ходовой части. Благодаря высокому крутящему моменту и компактности, насосы могут монтироваться непосредственно на двигатель или через карданный вал.
Особенности эксплуатации и обслуживания
Для поддержания работоспособности насоса необходимо следить за чистотой масла: тонкость фильтрации не должна превышать 25 мкм. Уровень масла в баке должен исключать подсос воздуха. При эксплуатации следует контролировать температуру масла, так как перегрев приводит к снижению вязкости и увеличению утечек. Рекомендуется проводить проверку производительности насоса не реже одного раза в год путем замера подачи при рабочем давлении.
Типичные неисправности и способы их устранения
Наиболее частыми признаками неисправности насоса НШ являются снижение подачи, повышенный шум или вибрация, а также перегрев корпуса. Причины могут быть связаны с износом внутренних деталей, загрязнением рабочей жидкости или нарушением условий эксплуатации.
Кавитация и её последствия
Кавитация возникает при падении давления на входе в насос ниже давления насыщенных паров масла. Это происходит при засорении всасывающего фильтра, недостаточном подпоре, узости всасывающего трубопровода или завышенной частоте вращения. Пузырьки пара схлопываются в зоне высокого давления, вызывая эрозию поверхностей зубьев и корпуса. Внешние признаки — характерный треск, вибрация и снижение подачи. Для предотвращения кавитации необходимо обеспечить давление на всасывании не менее 0,2–0,5 МПа, увеличить диаметр всасывающей магистрали или снизить частоту вращения.
Износ деталей и методы ремонта
Основные изнашиваемые элементы насоса НШ: подшипники скольжения, торцевые уплотнительные диски, внутренняя поверхность корпуса и вершины зубьев шестерен. Критическим считается увеличение осевого зазора между торцами шестерен и корпусом более 0,12–0,15 мм — это приводит к росту внутренних утечек и падению объемного КПД. Ремонт включает замену подшипников, шлифовку или замену торцевых уплотнений, а при износе корпуса — его хонингование под ремонтный размер. При появлении трещин в корпусе или износе зубьев более чем на 0,2 мм по профилю насос подлежит замене. Ресурс до капитального ремонта при соблюдении условий эксплуатации составляет в среднем 3000–5000 моточасов.